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技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(7)| 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(7)| 资水东流

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导读

烟花爆炸的瞬间绚丽且美,但人眼看到的时候,爆炸已经接近尾声。此文是我读过的最发人深省的文章之一。地球文明已经进入一个关键点!在黑暗的宇宙森林中,行星上的化石能源是一根小火柴,如果能够点燃,那么将会获得整个森林;如果不能,就会困死在地球上!


前期参见:

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(序) | 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(1.1) | 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(1.2) | 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(1.3) | 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(1.4.1-1.4.2) | 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(1.4.3-1.4.4) | 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(2.1) | 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(2.2)| 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(2.3-2.4)| 资水东流

技术大停滞——范式春梦外的阴影(3.1)| 资水东流

技术大停滞——范式春梦外的阴影(3.2.1-3.2.2)| 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(3.2.3-3.2.4)|资水东流

技术大停滞——范式春梦外的阴影(3.3)| 资水东流

技术大停滞——范式春梦外的阴影(4.1)| 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(4.2-4.4)| 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(5)| 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(6.1-6.2)| 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(6.3)| 资水东流

技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明(6.4-6.5)| 资水东流

7 寂静星空所隐含的恐怖前景

上面论述了这么多,可能很多人仍然认为,技术大进步的停滞,你有证据吗?在国观第一版帖子中,很多从事技术工作的网友给出了各自领域的类似结论,但这些观点可能文科类毕业的网友难以理解,因此,再给出两个间接证据。

一个是历史上的,古代中国文明的停滞。

《全球通史》上谈到,古代中国文明所处的地理环境很特别。西北的沙漠,西部的青藏高原,西南的热带密林,北部的冰雪苔原和东部的大海,让中国文明和其它同层次文明很难进行大规模交流。相比之下,地中海和印度洋周边的交流就频繁得多。因此,古代中国文明和其它各大文明的隔绝程度在亚欧大陆上首屈一指,导致中国文明和他们之间的差异远大于其余文明彼此之间的差异(灭绝的美洲文明除外)。

从原始社会到古代社会的转换过程中,农业、马匹、车轮、冶金、文字所代表的第一次技术革命,把人类从蒙昧时代解放出来。而古代中国文明,尤其是秦汉以后的中国文明,在东亚区域内遥遥领先,中国文明很早就进入了一种技术停滞时代。1000多年的历史中,由于中国文明所固有的结构特点,中国文明始终没有开启大航海时代和工业化大门。空间极限和技术停滞最终导致唐代中期以后,中国文明开始陷入马尔萨斯困境,治乱循环一再出现。按照一位网友的说法,技术停滞以后,紧接着的是技术扩散,周边的蛮族在军事技术上缩小了与中原王朝的差距。因此,唐朝以后的蛮族政权,其战斗力和难缠程度远超之前的匈奴和突厥。

细读历史会发现,唐以后的历代政权,都在加强农业化和中央集权制度上力度加码,满清的僵硬科举制和军机处就是最后的产物。收尽天下之权和财,阶层固化,确保中央稳固,这和近代技术爆炸的理念是背道而驰。如果没有外来介入(西方扩张),中国文明会被困死在自己的范式牢笼中,直至农耕环境彻底崩溃为止。

第二个是空间上的,从费米悖论推导得出的。

1950年,意大利物理学家费米提出了这样一个问题:如果宇宙中存在技术远远超出人类的外星智慧文明,那么,为什么我们还未能观察到这种超级文明?这个问题现在被称为费米悖论。

费米

过去半个世纪,大量的观点被提出来解释费米悖论,最近国内比较有影响力的是刘慈欣的“黑暗森林”理论。

《三体》第二部英文版封面

个人观点是,技术进步并不是大众所认为的加速进行,可能某些技术门槛过高,导致绝大部分文明无力越过,无法进行星际航行。

7.1 大寂静和费米悖论

来做这样一项粗糙的估计:银河系直径约为10万光年,一个高度智慧的文明,即使以千分之一的光速的速度飞行,也只需要一亿年即可横穿银河系,这个时间远小于银河系的年龄(100亿年)。因此,比人类早出现的智慧文明,如果向外传播的话,到今天应该早已遍及银河系甚至整个宇宙了。

其中一个可能的实现方式是冯·诺依曼自动机,一种可以自我复制的机器:外星文明向外发射许多微型自动机,遇到合适的环境比如行星和卫星、彗星等后降落,采集原材料并制造出下一代自动机;然后以降落点为出发点,继续向外扩张。这样的自动机如果有5%的光速,在50万年内就可以探测完银河系大小的星系。如果银河系内有文明比地球领先哪怕50万年,人类也应该已观察到该智慧文明。

到今天为止,人类对宇宙的探索已经取得长足发展。在太阳系以内,所有行星和多个重要卫星都有飞船去勘察,对于小行星和彗星人类也发射过专门的探测器去进行研究;对太阳系以外的星体,人类一直在聆听来自它们的无线电信号;人类甚至可以直接用望远镜观测比较近的一些恒星,从恒星的光强和光谱中发现绕它们运行的行星,分析行星的大小、结构、大气成分、表面温度等信息。所有这些搜寻行动,至今都没有发现外星文明的迹象。

用一位科学家的话说,宇宙充满了大寂静。几千年来人类不断通过各种手段都未能发现其他外星文明,感觉浩瀚宇宙就像一片大荒原,除了人类,啥也没有,一片寂静。

稍微按常理推想,就可发现这样大寂静的现象是非常不合理的:地球产生地球文明的条件并不苛刻,时间也不长,宇宙那么大、产生的时间那么长,怎么可能只有一个地球产生了文明?从概率上来说,这是极不可能的,整个宇宙人类一枝独秀的概率无限趋近于零。

7.2 细思恐极的三种情景

费米悖论有多种解释,其中一种比较流行的观点是人类过高估计了自己的观察能力。

为什么无法观测到外星文明踪迹?因为人类太弱小。很多人认为人类科技文明才大约300年历史,而具备稍好观察能力也就是几十年的时间。宇宙如此之大,这么短的时间段内,观察不到踪迹是很正常的。毕竟人类文明才能初步到达大气层以外,所能具备的观测手段在宇宙层次可能极其原始。

但反过来想一想,人类可能因为手段有限没有发现外星人,但为什么外星人没有发现人类?或者说,为什么外星人没有毁灭地球人类?

目前公认的地球最早文明是两河流域的苏美尔文明,距今大约5000年历史。如果存在大量能够自由航行于恒星际的文明,他们的观测手段应该远超目前人类的技术水平,在5000年的信史中,为什么没有外星人或者外形探测器的造访记录?人类可以鄙视古人的技术水平,但不能低估古人的智慧,古代文明只是技术积累有限,古代人的大脑和思维能力可并不比现代人差。迄今为止,人类历史并没有留下遵循理性规则的记录,表明有外星文明的存在。

有网友把这归咎于“动物园保护计划”(地球被外星人设定为动物园)。认为所有的外星文明都能遵循同样的规则,只是一厢情愿的美好设想。

而费米悖论的另外一种流行解释,就是能够存在文明的行星很少。

美国天文学家法兰克·德雷克(Frank Drake)于1960年代在绿岸镇提出的一条公式,用来推测“可能与我们接触的银河系内外星球高智文明的数量”。德雷克公式

N=Ng×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×FL

意思为:

银河系内可能与我们通讯的文明数量=银河系内恒星数目×恒星有行星的比例×每个行星系中类地行星数目×有生命进化可居住行星比例×演化出高智生物的概率×高智生命能够进行通讯的概率×科技文明持续时间在行星生命周期中占的比例。

曾经有很长一段时间,不少学者认为地球是一个特殊存在,类似地球这样的存在可能在宇宙中独一无二。也就是说,德雷克方程的前面几项相乘后,数值小到微乎其微的地步。但最近天文学的进展给了这种观点致命一击。

[NASA’s Kepler Mission Discovers Bigger, Older Cousin to Earth]

北京时间2015年7月24日凌晨0点NASA公布了一则消息,天文学家确认发现首颗太阳系外位于“宜居带”上体积最接近地球大小的行星(代号为“开普勒-452b”),这是人类在寻找太阳系外“第二地球”道路上的重要里程碑。“开普勒-452b”的发现使已确认的系外行星数量增加到1030颗。

开普勒-452b

天文学家表示,迄今发现最接近“另一个地球”的系外行星名称为Kepler-452b,跟地球的相似指数为0.98。这是至今为止发现的最接近地球的“孪生星球”,有可能拥有大气层和流动水。目前没有证据证明开普勒452b上面有生命,因为开普勒望远镜只负责照相,没有办法近距离观测行星,这需要后期技术手段跟进,可能需要把工具送入轨道内。

首先要说明一下,发现这东西的望远镜叫开普勒,以“掩食法”搜寻系外行星,在2009年发射之后发现了上千颗系外行星,几乎把已知的系外行星数提升了一个量级。必须指出的是,“掩食法”只能搜寻宇宙空间中极小的一部分区域,掩食法能发现的只是行星轨道平面正对着地球的那一小部分,并且对于恒星光照强度还有很苛刻的要求。但就在这么小的区域内,在这么短的时间内(开普勒望远镜只工作了几年,掩食法确定一颗行星很耗时间),在距离地球并不遥远(考虑宇宙尺度)的距离内,就发现了大量的行星,其中有不少行星和地球所处环境类似(除了上面提到的开普勒-452b,还有Kepler-186F等)。

可以合理推测,如果时间更长一点,或者在掩食法所不能观测的区域内(成百上千倍于可观测区域),潜在的合适行星数目会是一个天文数字。

地球的特殊性在持续下降中。

让人细思恐极的第三种情景,外星探测器在哪里?

如果说资本原则在所有文明中都存在,载人航行经济上很困难,那么无人探测仪器成本应该很低。人类载人航行只能够到达区区38万公里外,但旅行者1号已经到了地球外200亿公里。短短几十年,人类前前后后已经发射了很多探测器。

首先表明本人对宇宙文明的一些基本观点:

1 宇宙是平庸的,宇宙太大,恒星繁多,绝对不单是地球能进化出文明。

也许有人说地球轨道离太阳近10%,或远10%,人类都要灭绝,因此人类文明很特殊。但个人认为,不能用现在人类的身体结构来认为其他智慧生物的身体结构应当与人类类似。在其它种族认为恶劣的条件下,进化出来的智慧物种应该是适应其环境的,他们反过来可能认为地球很恶劣。

2 智慧生物的认知能力应该可以轻易的区分自然和人工。

任何一个心智正常的人(即使是未开化的原始人或未曾见识过现代文明的人)在原始深林里走着,忽然捡到一块手表,看到指针在有规律的转动,一定知道,这块表不是天生的,不是大自然构造的,一定是某个智慧人创造的。同样,人类也可以轻而易举地区分其它智慧文明的造物,而其它智慧文明,绝对可以判断人类发射的造物不是天生的。

3 任何文明都有探索的欲望。

外星智慧生命或许已经由于自己的原因导致了毁灭。这些原因可能包括核战争,生物恐怖主义或者文明的逆向淘汰。但就算如此,他们的一部分技术成果应该还会保存下来。这并不是科幻,而是现实。事实上我们人类已经这样做了:即便有朝一日人类作为一个种族彻底灭亡,我们至少还将有5个人工探测设备游荡在星系之外,述说着曾经的人类文明的故事。

人类文明在未来肯定会继续向宇宙发射探测器,数目还不会少。

宇宙天文数字的恒星,天文数字般的文明,只要能进化到比人类目前这个技术水平高一筹,发射成本大幅降低,发射的探测器数目会把宇宙塞满。

那外星文明为什么不见踪迹?

7.3 宇宙大筛子

美国学者Robin Hanson对于费米悖论做了深入研究,写了一篇关于宇宙智慧文明的论文《大筛选,我们在其中走了多远?》。大致意思如下:从宇宙的外观上看,宇宙处于大寂静(Great silence)状态,没有发现任何生命和文明的迹象。由此可以推知,能够在宇宙中大规模扩散从而长久延续下去的文明极其稀少,甚至可能根本不存在。那就有一个推论:

在宇宙中的无生命物质和可持续扩散的智慧文明之间有一个巨大的筛选机制(Great filter,也有人翻译为大过滤器),智慧文明通过这个筛选极其困难。可能有许多层筛子,比如进化出可复制的细胞是一层,制造工具是一层,避免核战争毁灭是一层等等,作者列出了九层可能的筛子,逐层进行了分析。

大筛选,像自然筛选一样,人类之所以无法发现其他文明,一个更合理、更可能的解释是某个筛子特别难过,能够通过的宇宙文明将变得极少,绝大部分文明都在此处折戟沉沙,所以人类也就至今未能轻易发现其他外星文明。

个人认为,文明层次的划分可以用群体能到达的距离来标记

第一级,原始层次,个人体力所能到达的距离大致为100公里,典型就是原始社会。

第二级,借助初级工具所能到达的距离,最远为行星直径,麦哲伦的环球航行做到了这一点。这也是农业社会的极限。

第三级,借助化学能引擎所能达到的距离,最远为行星所在的卫星,1969年人类做到了这一点。

第四级,自由航行于所在恒星系内,人类目前还无能为力。

第五级,恒星际航行。

人类目前可以说是达到了第三级,倾其所能,借助化学火箭勉强能到达火星,但其它行星是无能为力的,飞出太阳系更是遥不可及。

理论上,只要人类能达到第四级,即使最终被困死在太阳系内,但发射无人探测器的成本将会很低,人类在宇宙中会留下大量的痕迹。

其它文明也一样。

现在问题来了,为什么宇宙如此寂静?

个人认为,从目前的理论储备、技术水平和复杂度发展趋势来看,难以通过的筛子就是从第三级文明跃进到第四级的关键技术:可控核聚变。

考虑到宇宙中的资源分布(绝大部分是轻元素),任何文明在认识到恒星发光原理后,可控核聚变都是解决能源和动力的理性选择。

可控核聚变的意义无论如何叙说都不过分。

一方面,任何能够实现可控核聚变的文明,理论上获得了几乎无限的负熵流,即使技术层次上没有再度发生质变,也可以近乎永远的生存下去。到达此阶段的文明,发射无人探测器的成本会变得很低,在近乎无限的文明延续时间里,最终发射的探测器数目将会达到一个惊人的地步。

另一方面,如果能够实现可控核聚变,文明的航天推进技术就有可能发生质的变化(这也是现在所谓的新能源所不能做到的)。钱学森在几十年前就指出,有了可控核聚变,宇宙飞船的航行速度将会大大提高,恒星系内航行将变得很容易。人类将会成为真正的第四级文明。而任何能发展到第四级的文明,骨子里都不缺乏冒险精神。如果有了可控核聚变技术,相信会开始建设恒星际飞船,即使是一去无回,但可控核聚变技术使得生态自循环系统成为可能,飞船能够维持上万年,有人探测器将会一代代的出发,飞向茫茫星空。

钱学森《星际航行概论》

如果这样的话,星空绝对不是现今看起来那么寂静。

7.4 一根小火柴

人类文明到达现今这个程度很不容易。

三十亿年前,原始海洋中出现了第一个可复制自身的有机分子;

三亿年前,动物从海洋登陆;

三百万年前,古猿人笨拙的走下树木,靠着双腿蹒跚向前;

三万年前,原始人类开始尝试着播种,试图把太阳能固定下来;

三百年前,牛顿第一次系统的描述科学,瓦特准备改进蒸汽机。

地球文明通过了一层又一层的筛子。

1969年,在土星五号火箭的轰鸣声中,人类认为星空是那么的近,人类是天眷种族。

但人类现在可能真的遇到了一个大麻烦。

回顾人类的历史,就是一部追逐负熵流的历史。早期阶段,如果在某一区域繁衍过度,吃光了地上的产出,就迁徙到有食物的地方。慢慢的,人类走出了非洲大草原。迁徙,是人类文明解决生存压力的最常见手段。最终,人类遍布全球。

可是眼下,人类又有压力了。

维持现在的工业文明,需要海量般的负熵。人类每年需要的能源是如此巨大,以至于几亿年形成的化石能源在区区数百年里就会被耗尽。而核裂变资源有限,现在只占人类一次能源消费的很小比例,如果全靠核裂变,就是有增殖堆,能够支撑的时间也有限。即使人类可以把矿井打穿地壳,获取深层次资源,但人类是在一个封闭的室内点火,大气圈内有毒气体的积累会扼杀人类的未来。

更不要提传统能源难以提供高速航天所需的动力(有网友计算过,烧光一个地球的物质,化学火箭都难以到达Kepler 452b)。

有时在想,其他文明的星球上如果石油煤炭要是少那么一点点,让他们还来不及点燃反应堆,来不及点燃加速器,对核能了解甚少,那他们的前途将是如何呢?

按照人类目前的技术水平,新能源还远不足以替代化石能源,更不要说比传统化石能源高一个层次。或许人类永远没有机会谈论“别人”。因为人类极有可能来不及点燃聚变堆。

人类已经在可控核聚变上花费了将近60年的时间,实质性进展基本为0,全世界联合起来,ITER的工程进度还一拖再拖。人类科学史上,还没有一项技术耗费了如此长的时间,看似触手可及,但就是找不到突破途径。

地球文明已经进入一个关键点。有网友称为文明的临界点!

在黑暗的宇宙森林中,行星上的化石能源是一根小火柴,如果能够点燃宇宙提供的木头,那么将会获得整个森林,或者说,冲破地球蛋,孵化成功,获得宇宙广阔新空间;如果不能,那就会困死在地球上,和那些寂静的星球一样,依靠太阳能和地热维持一个低层次的文明。

从宇宙大寂静来看,人类突破成功的可能性是微乎其微。

面前的筛子可能就是人类的最终宿命。

无尽的星空是人类前进的动力,但也可能是人类永远达不到的目标。




背景简介:本文是资水东流博士的作品《技术大停滞》的第三版《范式春梦中的地球工业文明:低熵体的困境和下一级技术台阶》,原发于新浪博客(范式春梦中的地球工业文明:低熵体的困境和下一级技术台阶(技术大停滞的第三版)_资水东流_新浪博客技术大停滞第三版(由于博客字数限制,新开一文继续连载中)_资水东流_新浪博客),作者授权风云之声发布。全文87000字,风云之声分为多期连载。你不需要同意作者的所有观点,事实上许多观点也都可以商榷。但作者提出的基本问题是真实存在的,事关人类的生死存亡,你一经思考就会深深印入脑海,萦绕于心。对于关心人类命运的读者,这是一篇不可不读的文章。


责任编辑:黄澹宁



附:全文目录如下

 前言

1 文明和技术

1.1 范式粗谈

1.2 人类文明所经历的范式转换

1.3 范式牢笼

1.4 科学和技术之间存在的鸿沟

1.4.1 科学的本质

1.4.2 技术的核心

1.4.3 从瓦特谈起:蒸汽机引发的正反馈

1.4.4 需求不是救命稻草

1.5 科技利益集团

2 科技利益集团鼓吹的范式春梦:所谓的技术大爆炸

2.1 渲染和洗脑

2.2 论文和专利:天文数字后的荒谬

2.3 比特世界和真实世界

2.4 部分和整体

3 范式春梦外的阴影

3.1 人类面临的技术窘境

3.1.1 能源转换技术的停滞

3.1.2 新能源的窘境

3.1.3 农业,医疗和生物技术

3.1.4 信息技术深度上的麻烦

3.1.5 其它方面的技术

3.2 众多的技术噱头

3.2.1 早早败落的太阳能/光伏噱头

3.2.2 经久不衰的人工智能大噱头

3.2.3 神乎其神的量子计算机噱头

3.2.4 牛逼哄哄的纳米材料噱头

3.2.5 近年来的新噱头

3.3 博士民工和生物技术的挫折

3.3.1 生物噱头的缘起和影响

3.3.2 研究范式和问题

4 低熵体的困境和所面临的技术台阶

4.1 从热力学第二定律谈起

4.1.1 《道德经》的智慧

4.1.2 负熵流和文明层次的跃进

4.2 科技树的主干和分叉

4.3 永远的50年和可控核聚变

4.3.1 永动机之梦

4.3.2 可控核聚变的难产和噱头 

4.4 冷静思考:未来不一定会更好


5 台阶前的坑:人类社会的宿命

5.1 耗散结构理论的社会学意义

5.2 大竞争环境的消失

5.3 被全球化抹掉的差异性和人类社会的热力学平衡

5.4 老龄化自锁

5.5 如何填坑?  

6 台阶的本质:复杂度魔鬼

6.1 何谓复杂度

6.2 纷繁世界背后的两条规则:适者生存和资本回报预期

6.3技术进步和技术革命:复杂度的变迁

6.3.1 运输/动力系统的演进例子

6.3.2 技术革命的特点和复杂度的变化

6.3.3 正在面临的高复杂度科学魔鬼

6.3.4 源自技术根底的困境

6.4 高复杂度带来的诸多恶果(more is different)

6.4.1 吾知也有涯和生死竞赛

6.4.2 维护成本

6.4.3 来自社会的负反馈

6.5 简单的数学推导

7 寂静星空所隐含的恐怖前景

7.1 大寂静和费米悖论

7.2 细思恐极的三种情景

7.3 宇宙大筛子

7.4 一根小火柴

8 反思和总结

8.1 复活节岛的悲剧

8.2 冷静不代表悲观

8.3 研发需要范式革命

8.3.1 从中心极限定理和大数定律说起

8.3.2 现行科研体制的弊端


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发布于 2017-01-21

文章被以下专栏收录

    科技与战略风云学会是由世界各地一群受过科学训练的理性爱国者发起的智库,基本定位是在中华民族复兴的伟大时代,对公众发出中国科技界的声音。 “风云”之名出自《周易·文言》:“九五曰:飞龙在天,利见大人,何谓也?子曰,同声相应,同气相求。水流湿,火就燥。云从龙,风从虎。圣人作而万物覩。本乎天者亲上,本乎地者亲下,则各从其类也。” 风云学会的成员大都是各个学科的博士,横跨化学、物理、控制论、电子工程、历史学、经济学等专业。科学与爱国是风云学会的两大主轴。